半導體前端設備公司

台灣的晶片半導體產業缺一角，晶片設計和半導體製造已經是世界級，但唯獨半導體設備，沒有一家公司進入世界十強，這是未來台灣要加強的半導體次領域。這邊就來簡單理解，半導體前端設備公司，前端設備是半導體設備重點領域。

以目前來看，台灣半導體自有品牌設備還是以封裝測試設備為主，其它設備還有廠務設備，自動化設備，設備零件與模組，代工。只有少數設備公司屬於前端設備，如沉積設備和離子植入設備。

半導體製造過程包含：晶圓投入製造前所需的拉晶、切割、研磨、清洗，黃光製程所需的光罩製作，晶圓投入製造後所需的薄膜、濺鍍、黃光、蝕刻、擴散、清洗等製程，以後晶圓出廠後所需的測試、切割、打線、封裝。每個製造環節都需要半導體設備廠參與其中，例如：長晶爐、晶圓切割機、光罩交換機、極紫外光刻機、晶圓清洗機、檢測設備等，由半導體設備廠商提供先進設備及技術支援，以確保半導體元件生產具備穩定度和可靠度。

以2021年全球半導體設備市佔率來看，前段製造設備佔85%，封裝測試設備各佔7%。前端設備有，蝕刻佔22%，沉積佔22%，微影佔20%，檢測佔11%，清洗佔5%，塗佈顯影佔4%，CMP佔3%，熱處理2%，離子注入2%。從上就可知道，前段設備核心是蝕刻設備，沉積設備，微影設備。以下簡單介紹重要前段製造:

蝕刻etching:

以2021年全球半導體設備市佔率來看，蝕刻佔22%。蝕刻製程乃是將經過微影製程在表面定義出IC電路圖案的晶圓， 以化學腐蝕反應的方式， 或物理撞擊的方式，或上述兩種方式的合成效 果，去除部份材質，留下IC電路結構。 蝕刻技術主要分成3大類：濕式蝕刻法，乾式蝕刻法，原子層蝕刻，其中目前乾式蝕刻法佔8成。以公司來看，蝕刻設備目前由3家公司主導，以2021年，分別是Lam Research佔46.7%，Tokyo Electron佔26.6%，Applied Materials佔17%。

微影Lithography:

以2021年全球半導體設備市佔率來看，蝕刻佔20%。微影是利用光、電子束、離子束等更細小的工具完成圖形的定義，定義在阻劑(photoresist)這種特殊的化學材料上。光穿過光罩的遮光區及透光區，讓光阻內的感光材料產生化學變化，再經過顯影的過程(酸鹼中和反應)，將被曝光區的正型阻劑去除或被曝光區的負型阻劑留下，將光罩上的圖形轉移到阻劑。微影設備分為g-line. (436nm)，i-line(365nm)，KrF(248nm)，ArF(193nm)，ArFi(134nm)，EUV(13.5nm)。以公司來看，目前微影設備由3家公司主導，以2021年，分別是ASML佔75%，Nikon佔13%，Canon佔6%，

沉積deposition:

以2021年全球半導體設備市佔率來看，沉積佔22%。沉積指的是在矽晶圓上沉積一層待處理的薄膜材料，如介質材料，氧化矽，氮化矽...。金屬材料，如銅，鎢，鈦...。半導體材料，單晶矽....。沉積設備，以2021年來看，沉積設備市佔率以PECVD佔33%，濺射PVD佔19%，ALD佔11%.....。以廠家來說。CVD，主要3家，Applied Materials佔28%，Lam Research佔25%，Tokyo Electron佔17%。PVD，Applied Materials佔87%，一家獨大。ALD，主要兩家，ASM佔46%，Tokyo Electron佔29%。

檢測與量測:

以2021年全球半導體設備市佔率來看，檢測與量測佔11%。檢測主要看異物缺陷，氣泡缺陷，顆粒缺陷。量測主要來量微影偏移，薄膜厚度，三微樣貌。以技術來看，有光學檢測技術，電子束檢測，X光量測。以檢測與量測設備來看，主要有奈米圖形晶圓缺陷檢測，光罩缺陷檢測，關鍵尺寸量測.....等等。以檢測與量測廠家來說，目前主要3家，分別是KLA佔52%，一家獨大，其它還有Applied Materials佔12%，Hitachi High-Tech佔11%。

清洗:

以2021年全球半導體設備市佔率來看，清洗佔5%。在晶圓製造過程，需要在微影，蝕刻，沉積，離子注入前後進行清洗，去除晶圓沾染的化學雜質，來減少缺陷率。清洗設備主要有濕式清洗設備，乾式清洗設備，其中以濕式清洗設備為主流佔90%。濕式清洗設備又分為單晶片式清洗，槽式清洗...。以清洗廠家來說，在2020 年，主要3家公司，分別是SCREEN佔50%，Tokyo Electron佔27%，Lam Research佔12%....。

塗佈及顯影Track&Developer

以2021年全球半導體設備市佔率來看，塗佈及顯影佔4%。塗佈指在曝光前光阻劑的塗佈。而顯影是指在曝光後，對微影圖案的顯影。塗佈及顯影設備主要有旋轉塗佈機，噴霧塗佈機，顯影設備。以塗佈及顯影廠家來說，Tokyo Electron佔88%，是一家獨大。

化學機械研磨 CMP

以2021年全球半導體設備市佔率來看， CMP佔3%。所謂的「CMP」，意為「化學機械研磨，Chemical-Mechanical Polishing」的縮寫。是指使用研磨劑（Slurry），將晶圓減薄或是鏡面化的一道工藝。一般在半導體前段製程中，會使用化學腐蝕與機械加工的方式，歷經反覆地曝光顯影蝕刻所形成的微電路中。 如果在每一道製程下，卻有表面平整度不均與凹凸不平的缺陷，將會影響最終成品的良率與效率。故CMP製程，則是讓反覆製程堆疊造成的高低誤差減少或是去除，讓製程中的晶圓基材或鍍膜材料表面厚度減薄的一種方式。一部CMP機台，主要以傳動系統，研磨墊，研磨液，控制系統組成。以CMP廠家來說，2020年，Applied Materials佔64.3%，Ebara佔29.1%。

熱處理(氧化，擴散，退火)Heat Treatment

以2021年全球半導體設備市佔率來看，熱處理佔2%。熱處理通常在高溫爐進行，包含製程中的氧化，擴散，晶體修復退火。以熱處理廠家來說，2021年，Applied Materials佔44%，Kokusai Electric佔19%，Tokyo Electron佔19%。

離子注入ion implantation

離子佈植方法是利用高電壓加速的方式產生離子束，將欲摻雜的離子強力植入晶圓表面的製程。業界常用的四類型植入系統。其中三類是屬於視線離子束流系統：高電流 (可供低能量和/或高劑量應用)佔61%；中電流 (供較低劑量)佔20%；高能源 (供非常深的植入)佔18%。第四類系統運用電漿摻雜，可供需要超高劑量或均勻摻雜區的應用。以離子注入廠家來說，2021年，以兩家公司為主，分別是Applied Materials佔64%，Axcelis佔22%。

以下圖是2022年半導體製造設備市佔率，Applied Materials佔20%，排第一，ASML佔16%，排第二，Lam Research佔16%，排第三，Tokyo Electron佔12%，排第4，KLA市佔率8%，排第5。基本上，半導體設備主要就是這5家公司主導。如果以國家來看，美國，荷蘭，日本主導整個半導體設備市場。